第Ⅳ章

注目技術

Ⅳ－３

imageRUNNER ADVANCE シリーズのプロセス技術（採用機種：iR-ADV C9075PRO）
木村茂雄
キヤノン株式会社

１．はじめに映像事務機デバイス開発センター

主席研究員

ネットワーク連携で情報活用の幅を広げた機能やユー

近年、オフィス向けカラー複合機には、POD 機並みザーインターフェイス等の操作性に加え,オフィス機の高生産性、高画質、高安定といった性能を兼ね備えとして設置しやすい本体サイズでありながら、高生産ながら、省スペース、低コストで操作性の優れた、使性、高画質、高耐久、高信頼性を実現し、オフィスドいやすい製品を求める要望が強くなってきた。このよ

キュメントの大量プリントをはじめ、さらにはプロダうな市場の要求に応えるべく、キヤノンは 2009 年 9クションの現場まで、ハイパーフォーマンスで使え、月に、imageRUNNER ADVANCE C7000/C9000PRO シリーズ操作性、メンテナンス性も大幅に改善した点である。

を市場に投入をした。本機は当社が POD 機として開発

Table１に iR-ADV C9075PRO の主な仕様を示す。

した imagePRESS C7000VP で培った高生産性、高画質技術をベースに、小型化、低コスト化を図った新技術をTable.1 specifications of iR-ADV C9075PRO導入することで、オフィス機でありながら POD 機に匹敵する性能を実現した。
本稿では、iR-ADV に搭載した

FC：70ppm
Print speed
BW：75ppm

1) 小型縦攪拌現像

Resolution

1200dpi×1200dpi

器と、2) 小型高耐久ドラムユニットの構成/技術につPaper size

100×148～330×487mm

いて詳述する。

Paper thickness

52～300g/m2

Dimensions

689×932×1,221mm（W×D×H）(engine part)

Weight

282kg

Max Power consumption

2.5kW 以下

３．搭載技術iR-ADVではPOD機であるimagePRESSC7000VPで培った｢高画質｣｢高速｣｢高耐久｣技術1)をベースに、それらの性能を維持しつつ、小型化、低コスト化を達成するた

Fig.1 imageRUNNER ADVANCE C9075PRO

めに、新規にトナー（ｐQトナー）、ドラム（小径Eドラム）、小型縦攪拌現像器、小型高耐久ドラムユニッ

２．製品の概要
iR-ADV C7000/C9000PRO シリーズは共通のプラットを開発した。

トフォームのもと開発され、オフィスにおける多様なFig.２に YMC ステーションのエンジン断面を示す。特ドキュメントワークに快適な環境を与える、Network徴である①小型縦攪拌現像器と②小型高耐久ドラムユ

環境の中心に位置するセンターマシンをコンセプトにニットを中心に、以下詳細に説明する。

開発したカラー複合機である。特徴は、多彩な電子化、

-1-

第Ⅳ章

注目技術明する。

①汲み上げ性能向上
下スクリューで搬送される現像剤はスクリューの搬送力で上スクリューに受け渡される。小型のスクリューで現像剤の搬送量を大きくするには限界があるため、Development device
Fig.2

受け渡し部の開口の形状とスクリューフィンの形状をDrum unitSection of color marking engine

最適化して、現像剤の受け渡しを効率よく行うことが重要となる。

４．小型縦攪拌現像器

Fig.4 は現像剤の搬送挙動を現像剤を仮想粒子とし高生産性、高画質かつ小型というコンセプトから、てシミュレーションした例である。汲み上げ部の開口

現像器は搬送スクリューを垂直配置した小型の縦攪拌

幅を変えると現像剤の流れの軌跡が変わることが分か現像器構成を採用した。

る。

Fig.3 に現像剤の循環経路を示す。
本現像器は現像スリーブには上スクリューのある現像室から現像剤が供給され、現像後の現像剤は下スクリューのある攪拌室に回収される構成であり、高画像(a) Small opening

面積率の画像を連続出力しても、現像スリーブ上の現像剤のトナー濃度が不均一にならないため、画像の濃度ムラが生じないことが特徴である。
(b) Wide opening
Fig.4

Movement of the particle(simulation )Fig.5 にスクリューの搬送速度が一定の条件で、開口幅を変えたときの汲み上げられた粒子の流量を示す。

このように供給と攪拌の機能を縦に配置した別のスクリューに持たす構成の現像器においては、現像スリーブに現像剤を供給する上の現像室には常に適正な現像剤量が存在することが必要である。

現像器容量が小さく、搬送スクリューが小型である本現像器において、上の現像室に適正な現像剤量を確保した状態を安定的に実現するには、下の攪拌室から上の現像室に、

Number of particle (P/0.05sec)

Fig.3 Developer circulation

5505004504000

現像剤を効率よく汲み上げる技術と、複数の速度でエンジンを駆動するそれぞれのモードにおいて、この剤循環バランスが崩れないように現像剤の搬送量を制御する技術が必要である。以下に①汲み上げ性能を向上させる技術と②現像剤搬送速度安定化技術について説-2-4080

W idth(mm)Fig.5

Number of the rise particles(simulation result)
開口幅には汲み上げ量が最大になる最適幅があるこ第Ⅳ章

注目技術とが分かる。これは開口幅を大きくすると上がる現像ーの速度比を制御することで、現像容器内の剤循環バ剤の流量が増えるが、大きすぎると同時に開口の下流ランスを一定に保ち、常にムラのない高画質を実現し側で現像室側に流れず、下に戻るような現像剤の流れている。

が生じるためである。

16

また開口部における現像剤の流れは、現像スクリュ
スクリューフィンのピッチ幅は現像剤の搬送効率が低下しない範囲で大きくすることが、開口部において汲み上げられた現像剤が開口部で下に戻る流れを抑えられるため、汲み上げ性能を上

現像 室 剤 面 高 さ(m m )ーの形状も影響する。

等速
1/ 2速
1/ 3速

1412108

げるのに有効である。（Fig.6）

60.4

0 .6

0 .8

11 .2

現像スクリュー回転数(a.u.)

Fig.7 Amount of Developer in Developing Area
V.S. Screw Rotation Speed(a)long

５．小型高耐久ドラムユニット(b)short

ドラムユニットは、表面コート層を設けた小径 E ド

Fig.6 Movement of particle depending

ラム（Excellenton screw intervalDrum）、帯電ローラ、そしてクリーニングブレードからなる簡易な構成となっている。ドラムユニットの長寿命化は、プリントコストの低減、②スクリュー回転速度制御
iR-ADV においては定着画質の点から厚紙やコート紙の出力時にはプロセススピードを下げている。小型の縦攪拌現像器において、現像スリーブの速度を変えメンテナンスの負荷軽減、省資源に寄与する重要な技術であり、iR-ADV では小型かつ高生産性、高耐久、高信頼性をコンセプトにドラムユニットを開発した。

る場合に搬送スクリューの速度を同じ比率で変化させると、汲み上げ部の現像剤流量がその比率で変化しないために、現像室に存在する現像剤量が適正量になら5-1.小径 E ドラム（ExcellentDrum）

感光ドラムには OPC の表面に硬く、磨耗しにくいコート層を設けた小径 E ドラムを採用した。imagePRESSないという問題が生じる。
Fig.7 に、等速、1／2 速、1／3 速の現像スリーブ速度で動作させたときの、スクリュー回転速度と現像室に存在する現像剤量を現像剤の嵩高さで示す。現像スリーブを 1／2 速で動作させるときに、現像室の現像剤量を適正（グラフ中の網掛け部）にするためのスクリュー速度は等速の 1／2 速よりも速く、等速の８割程度シリーズでは大径の E ドラムに帯電方式としてコロナ帯電を用いて、従来の OPC に比べて大幅に長寿命化を実現した。IR-ADV では外径を約 3/8 に小径化した小径E ドラムを開発し、帯電方式には AC バイアス重畳の帯電ローラ（以下 AC 帯電とする）を採用することで、小型かつ長寿命のドラムユニットを実現した。
Fig.8 にコロナ帯電器を用いたときの従来 OCL ドラの速度になる。
本機においては現像スリーブと搬送スクリューは独立で回転速度を制御可能な構成となっており、現像ス
リーブの速度を変えるときは、現像スリーブ/スクリュ-3-

ムと E ドラムをの磨耗量、そして AC バイアス重畳の帯電ローラ方式を用いたときの E ドラムの磨耗速度を比較した図を示す。それぞれ感光ドラムの外径が異なる

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注目技術

ため、同一回転数での磨耗量を比較している。

安定して供給できるような電流制御を行なっている。

従来の感光ドラムにおいては AC 帯電ローラ方式を採用した場合は、コロナ帯電器を用いた場合に比べてΔIac
Iacることが出来る。

Iac [μA]ては AC 帯電ローラ方式を用いても磨耗量を低く抑え

ΔIac [μA]

表層の磨耗量が大幅に増えていたが、ＥドラムにおいEドラム＋帯電ローラ

磨耗量〔a.u〕

Eドラム＋コロナ帯電

Vpp [V]従来OCL＋コロナ帯電器

Fig.9 Relationship between AC voltage
and current②0

低放電電流での帯電不均一性の改善

0

従来の帯電ローラでは AC 放電電流量が小さいと均ドラム走行回転数

Fig.8

Wear loss
v.s.

of E

一な帯電が行えず、ポチ状の帯電ムラが画像に現れる

Drum

Conventional

ことがあった。本機では帯電ローラの表層抵抗を最適Drum化することと、ローラ表面の耐久汚れを抑えることで、小さい放電電流量で均一な帯電が得られるドラムユニ

5-2.帯電ローラと AC 電流制御
IR-ADV では小型かつ帯電電位均一性及び電位制御性に優れる AC 帯電ローラ方式を採用した。 削れ量を抑えた表面コート層を設けた E ドラムにおいて AC 帯電ローラを使う場合には、放電による感光ドラム表面の劣化及び放電生成物の付着を如何に抑制し、感光ドラム表面の摩擦係数を安定化させるかがポイントとなる。
本機では①印加する放電電流量の安定制御と②帯電ローラの低放電電流時に生じる帯電不均一性の改善にットを開発し、放電電流量を小さく設定した。
上記①、②の技術により、ドラム表面に付着する放電生成物の量を極力抑え、感光ドラム表面の摩擦係数を長期使用においても安定させた。感光ドラム表面の摩擦係数を安定させることはドラムクリーニング性能の安定化につながり、これにより帯電ローラの耐久によるトナー汚れを抑えることができる。すなわちドラムユニットにおける帯電⇔クリーニング間における良いサイクルを生み出し、ドラムユニットの長寿命化をより、これを実現した。

実現した。
①

放電電流量の安定制御

帯電ローラは使用環境や使用時間によってローラの5-3.クリーニング技術

抵抗値や放電特性が変化し、均一に帯電するために必クリーニングにはバネ加圧によるブレードクリーン要な放電電流量が得られる印加 AC 電流値が変化する。

グ方式を採用している。表面コート層を設けた感光ド

Fig.9 は帯電ローラに印加する AC 電圧を変化させたとラムの表面を効率よくクリーニングするには、①帯電きの AC 電流(Iac)と、AC 電流の非放電域における近似工程においてドラム表面の摩擦係数が上がることを極直線との差分から求めた放電電流量（ΔIac）をプロッ力抑えること（前述）と、②クリーニング構成においトしたものである。本機においては放電電流量（ΔIac）ては、ブレードの当接圧、角度、ブレード材質の弾性を精度よく検出して、必要な放電電流量を過不足なく率と感光体表面との摩擦力で決まるブレードエッジの-4-

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注目技術

クリーニング角θを長期使用を通して確保することがる必要がある。帯電ローラが汚れると、均一な画像を重要である。（Fig.10）得るために帯電の放電電流量を上げなければならなくTonerなる。そのことがドラム表面の摩擦係数を上げ、クリCleaning

ーニング性能を悪化させる原因となり、帯電⇔クリーθ

ニング間の悪いサイクルが生じる。従って、トナーのすり抜け量が増大しないクリーニング角θ以上を常にOPC維持するように、ドラム表面の摩擦力変化を抑えると共に、ブレード圧、設定角、ブレード材質の弾性率とFig.10 Schematic view of cleaning angle

形状を最適に設計する必要がある。本機においては、帯電工程では放電電流量を低く抑えること、クリーン

Fig.11 は感光体表面の摩擦係数とブレード圧を変化させることで、ブレード、感光体間の摩擦力を変えグとしてはバネ加圧構成を採用し、部品精度を上げることで、この設定を安定して実現した。

たときのトナーすり抜け量をプロットしたものである。
トナーすり抜け量はＣＮＬブレード下流側に抜けてく６．まとめるトナーを回収し、微量のトナー個数を画像処理してimageRUNNER ADVANCE C7000/C9000PRO シリーズで搭カウントしたものである。所定の摩擦力を越えると、載した①小型縦攪拌現像器と②小型高耐久ドラムユニトナーすり抜け量が増大することが分かる。これは摩ットに関する技術ついて紹介してきた。これらの技術

擦力が大きくなると、ブレード先端位置がドラム下流により、オフィスに設置できるサイズでありながら｢高側に移動し、これによりクリーニング角が小さくなる画質｣、｢高生産性｣、｢高耐久｣を達成することが出来た。

ためにトナーをせき止める力Ｆsinθが減少し、微小量今後も電子写真技術が進歩することにより、世の中にのトナーすり抜けが生じていると考えられる。

貢献できれば幸いである。

尚、本稿は日本画像学会研究討論会（2010）予稿集

Number of toner particle〔kP〕

3a-1 に掲載された内容のものであり、この著作権は日本画像学会が所有している。

2

参考文献１）
太田 他：“多種媒体への高速・カラー高画質化技術への挑戦”日本画像学会誌 第 47 巻97-103（2008）

1000.1

0.2

0.3

Frictional force [N]Fig.11 Passing toner depending on frictional force

ここでのトナーすり抜け量は微量であるが、接触帯電方式を採用した場合は、すり抜けトナーが帯電ローラに蓄積すると、その汚れが帯電ムラの要因となるためコロナ帯電器に比べてトナーのすり抜け量を低減す-5-第Ⅳ章

注目技術

禁 無 断 転 載2010 年度「ビジネス機器関連技術調査報告書」“Ⅳ―３”部
発行2011 年 5 月
社団法人 ビジネス機械･情報システム産業協会（JBMIA）
技術委員会 技術調査小委員会〒105-0003 東京都港区西新橋三丁目 25 番 33 号 NP 御成門ビル
電話 03-5472-1101(代表) ／ FAX 03-5472-2511-6-